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基于海流剖面的UUV辅助导航方法

仪器仪表学报 2013年第6期34卷 1346-1352页

作者：张勋边信黔严浙平王宏健李举峰哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨150001

为了解决水下无人航行器(UUV)携带的测速传感器在失效情况下无法正常导航的问题,提出了一种基于海流剖面的UUV辅助导航方法。该方法首先采用实时性较好的卡尔曼滤波技术对海流剖面数据进行滤波,并引入小波变换方法辅助确定卡尔曼滤波器... 详细信息

为了解决水下无人航行器(UUV)携带的测速传感器在失效情况下无法正常导航的问题,提出了一种基于海流剖面的UUV辅助导航方法。该方法首先采用实时性较好的卡尔曼滤波技术对海流剖面数据进行滤波,并引入小波变换方法辅助确定卡尔曼滤波器观测噪声方差、根据导航速度的变化动态计算过程激励噪声方差;然后建立海流剖面-导航速度关系数据库,从而反演UUV的导航速度,进而通过船位推算方法实现对UUV的辅助导航。为验证该方法的有效性,分别就海试时多普勒测速仪(DVL)测得的UUV速度数据1/2有效、1/10有效、1/20有效以及长时无效情况下进行计算分析,试验结果表明:在DVL声呐数据间隔有效的情况下,海流剖面辅助导航可以达到UUV的导航精度(CEP导航精度也大大高于单纯使用UUV动力学模型进行辅助导航时的精度,说明海流剖面辅助UUV导航方法研究具有较大的意义。

关键词：海流剖面 UUV 辅助导航卡尔曼滤波

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重力梯度辅助导航的改进等值线匹配算法

华中科技大学学报（自然科学版） 2013年第1期41卷 36-40页

作者：袁赣南张红伟袁克非乔立伟哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001 武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430064 天津航海仪器研究所天津300131

针对等值线迭代最近点算法(ICCP)在大的初始位置误差下易发散的问题,提出利用价值函数等值线算法对初始位置进行调优;针对该算法在旋转与平移变换过程中存在误差传播的问题,提出在最近点附近对ICCP算法进行加密的改进方法.在初始匹配误... 详细信息

针对等值线迭代最近点算法(ICCP)在大的初始位置误差下易发散的问题,提出利用价值函数等值线算法对初始位置进行调优;针对该算法在旋转与平移变换过程中存在误差传播的问题,提出在最近点附近对ICCP算法进行加密的改进方法.在初始匹配误差为3.5′下进行仿真实验,结果证明:利用加密的改进ICCP算法得到了最终匹配位置,提高了传统ICCP算法的精度;即使是在大的初始匹配误差下仍能达到很高的定位精度.

关键词：辅助导航等值线迭代最近点算法价值函数重力梯度潜器

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重力垂直梯度数据地图特征及其辅助导航

中国惯性技术学报 2010年第1期18卷 93-96,105页

作者：王虎彪王勇许大欣戴全发中国科学院测量与地球物理研究所动力大地测量重点实验室武汉430077 中国科学院研究生院北京100049 长沙理工大学公路工程学院长沙410076

从随机过程理论出发,研究了重力垂直梯度场的主要特征参数(标准差、粗糙度、信息熵),通过选定局部窗口的滑移,计算了西太平洋海域分辨率为2’×2’的重力垂直梯度特征参数。选取不同特征区域的3条航线进行辅助导航仿真定位,并对导航能... 详细信息

从随机过程理论出发,研究了重力垂直梯度场的主要特征参数(标准差、粗糙度、信息熵),通过选定局部窗口的滑移,计算了西太平洋海域分辨率为2’×2’的重力垂直梯度特征参数。选取不同特征区域的3条航线进行辅助导航仿真定位,并对导航能力进行统计分析,给出了重力垂直梯度特征参数与匹配成功率、定位误差的关系;在统计准则下,匹配成功率大于90%、定位精度优于1nmile,表明重力垂直梯度特征参数可以作为匹配区域选择以及航线规划的数量性依据。

关键词：重力垂直梯度特征参数辅助导航匹配性能

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基于局部连续场的重力匹配辅助导航

中国惯性技术学报 2011年第6期19卷 681-685,683-685页

作者：童余德边少锋蒋东方向才炳海军工程大学导航工程系武汉430033

重力匹配辅助惯性导航是一种在惯性导航系统定位信息基础上利用地球重力场特征获取载体位置信息的组合导航技术。一般匹配辅助导航方法都是建立在格网化离散场的基础上,考虑到用局部连续场逼近离散散场的可行性,提出了利用连续场实现相... 详细信息

重力匹配辅助惯性导航是一种在惯性导航系统定位信息基础上利用地球重力场特征获取载体位置信息的组合导航技术。一般匹配辅助导航方法都是建立在格网化离散场的基础上,考虑到用局部连续场逼近离散散场的可行性,提出了利用连续场实现相关极值匹配算法,建立了基于局部连续场的相关极值匹配算法模型,采用随机初值迭代方式改进拟牛顿方法以实现在置信范围内全局寻优。最后在三组不同仿真条件下对该算法进行了仿真实验。从实验结果可以看出,在观测误差、初始定位误差较大的情况下,通过该算法获得的匹配航迹仍能以较高的精度跟踪真实航迹,从而验证了算法的有效性。

关键词：连续场相关极值匹配辅助导航随机初值

天玑骨科手术机器人辅助导航与传统股骨颈骨折中空钉内固定的疗效比较

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医学理论与实践 2023年第20期36卷 3492-3494页

作者：张子阳徐州仁慈医院关节外科江苏省徐州市221000

目的:探究天玑骨科手术机器人辅助导航与传统股骨颈骨折中空钉内固定的疗效。方法:将2019年12月—2021年11月于我院收治的股骨颈骨折患者抽出80例进行回顾性分析,均进行手术治疗,根据置钉方式差异性分为观察组和对照组,每组40例,其中,... 详细信息

目的:探究天玑骨科手术机器人辅助导航与传统股骨颈骨折中空钉内固定的疗效。方法:将2019年12月—2021年11月于我院收治的股骨颈骨折患者抽出80例进行回顾性分析,均进行手术治疗,根据置钉方式差异性分为观察组和对照组,每组40例,其中,对照组进行传统人工置钉,观察组进行骨科机器人置钉,比较两组患者手术效果和髋关节功能。结果:观察组术中出血量、C臂投照次数较对照组少,C臂透视时间、手术时间、住院时间较对照组短,差异有统计学意义(P0.05)。结论:针对股骨颈骨折患者,采取天玑骨科手术机器人辅助导航进行手术,整体效果优于传统人工置钉,不仅能优化手术步骤,减少术中出血量,且术后髋关节功能恢复进度与人工置钉相当,整体效果显著,值得临床上大力推广。

关键词：天玑骨科手术机器人辅助导航人工置钉空钉内固定髋关节功能

“最小均方误差旋转拟合法”重力辅助导航仿真研究

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中国科学：地球科学 2012年第7期42卷 1055-1062页

作者：王虎彪王勇方剑柴华郑晖中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院研究生院.北京100049

鉴于潜艇的惯性导航系统误差随时间积累的不足,重力/惯导组合导航技术是当前实现潜艇无源辅助导航的前沿和热点问题之一.以地形轮廓匹配算法(TERCOM)为基础,提出了一种新的重力匹配辅助导航算法:最小均方误差旋转拟合法.基于最小均方误... 详细信息

鉴于潜艇的惯性导航系统误差随时间积累的不足,重力/惯导组合导航技术是当前实现潜艇无源辅助导航的前沿和热点问题之一.以地形轮廓匹配算法(TERCOM)为基础,提出了一种新的重力匹配辅助导航算法:最小均方误差旋转拟合法.基于最小均方误差原则,寻找重力场背景图中平行于惯导系统指示航迹的某条匹配路径,使之绕该匹配路径的位置质心以一定的角度间隔顺时针(逆时针)旋转,在一定角度范围内进行搜索以寻找最佳匹配路径,并与周围的8个次佳匹配路径加权拟合,以拟合后匹配路径的终点位置为最优匹配位置.通过仿真试验并对算法的匹配可靠性和匹配误差进行分析,结果表明,相比TERCOM算法和SITAN算法,该算法能实时获得载体的最优位置,匹配定位精度提高约35%,达到1.05n mile,对提高现有重力场辅助导航的定位成功率和定位精度具有重要意义.

关键词： TERCOM算法最小均方误差坐标旋转加权拟合辅助导航

重力垂直梯度和重力异常辅助导航SITAN算法结果分析

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大地测量与地球动力学 2011年第1期31卷 127-131页

作者：许大欣王勇王虎彪蔡小波戴全发中国科学院测量与地球物理研究所动力大地测量学重点实验室武汉430077 中国科学院研究生院北京100049 长沙理工大学测绘工程系长沙410076

在重力辅助惯性导航的仿真计算中,重力异常是人们常采用的辅助数据,重力垂直梯度数据对惯性导航的辅助能力还没有涉及过。利用重力异常数据和重力垂直梯度数据,在同一个区域内进行了多条航线SITAN匹配算法的仿真计算,并对SITAN算法的初... 详细信息

在重力辅助惯性导航的仿真计算中,重力异常是人们常采用的辅助数据,重力垂直梯度数据对惯性导航的辅助能力还没有涉及过。利用重力异常数据和重力垂直梯度数据,在同一个区域内进行了多条航线SITAN匹配算法的仿真计算,并对SITAN算法的初始定位结果和匹配辅助导航的结果进行了统计分析。结果表明,无论在初始定位能力上还是匹配辅助导航能力上,重力垂直梯度的数据结果要好于重力异常数据结果。

关键词：重力异常重力垂直梯度 SITAN算法统计分析辅助导航

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重力梯度传感器数据的模拟及其辅助导航

传感器与微系统 2012年第10期31卷 23-26,30页

作者：袁赣南张红伟朱岭袁克非哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001 武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430064

针对目前国内重力梯度数据难以获取的现状,研究重力梯度正演算法中矩形棱柱法来获取重力梯度数据,并将其应用到重力梯度辅助导航中。同时针对目前大多数匹配算法依赖于惯性导航系统(INS)的初始位置误差和在重力梯度变化不明显的区域定... 详细信息

针对目前国内重力梯度数据难以获取的现状,研究重力梯度正演算法中矩形棱柱法来获取重力梯度数据,并将其应用到重力梯度辅助导航中。同时针对目前大多数匹配算法依赖于惯性导航系统(INS)的初始位置误差和在重力梯度变化不明显的区域定位精度不高的问题,提出重力梯度差异熵调节的概率神经网络算法作为匹配算法。在6个网格的初始误差下进行仿真实验,结果表明:该算法是正确的和有效的,匹配精度优于传统的概率神经网络匹配算法。

关键词：重力梯度矩形棱柱法概率神经网络算法重力梯度差异熵辅助导航

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一种用于辅助导航的快速图像匹配方法

计算机仿真 2009年第10期26卷 237-240页

作者：吴政冯燕陈武西北工业大学电子信息学院陕西西安710072

为了提高辅助导航中多传感器图像匹配的精确性和实时性,首先提取图像的边缘特征,并用3-4距离变换(3-4DT)方法对边缘二值图像进行变换,以变换后的边缘距离图像为匹配特征;针对传统Hausdorff距离的局限性提出了一种融合点集重合数的Hausdo... 详细信息

为了提高辅助导航中多传感器图像匹配的精确性和实时性,首先提取图像的边缘特征,并用3-4距离变换(3-4DT)方法对边缘二值图像进行变换,以变换后的边缘距离图像为匹配特征;针对传统Hausdorff距离的局限性提出了一种融合点集重合数的Hausdorff距离,并以之为相似性度量;搜索策略根据人眼视觉系统的机制采用一种由远到近的分层匹配方法,同时使用一种改进的实数编码遗传算法来加快底层图像匹配的速度。实验结果为平均匹配时间为1283m s,平均误差值为1.036,表明匹配方法能满足导航要求。

关键词：辅助导航图像匹配距离变换遗传算法